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DE19960166A1 - Method for regulating the boost pressure on a piston internal combustion engine with a turbocharger - Google Patents

Method for regulating the boost pressure on a piston internal combustion engine with a turbocharger

Info

Publication number
DE19960166A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
load
gradient
boost pressure
pedal
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19960166A
Other languages
German (de)
Inventor
Friedrich Ostertag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FEV Europe GmbH
Original Assignee
FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FEV Motorentechnik GmbH and Co KG filed Critical FEV Motorentechnik GmbH and Co KG
Priority to DE19960166A priority Critical patent/DE19960166A1/en
Priority to DE50010404T priority patent/DE50010404D1/en
Priority to EP00991580A priority patent/EP1183452B1/en
Priority to US09/913,395 priority patent/US6615584B2/en
Priority to PCT/EP2000/012144 priority patent/WO2001044641A2/en
Priority to JP2001545706A priority patent/JP2003517137A/en
Priority to AT00991580T priority patent/ATE296400T1/en
Publication of DE19960166A1 publication Critical patent/DE19960166A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The invention relates to a method for controlling the boost pressure on an unsteady-running piston internal combustion engine with a turbocharger. According to the inventive method, a blow-off valve, which is connected upstream from the supercharger turbine in the exhaust gas tract, is controlled by an engine control, the position of the pedal and a boost-proportional gradient are detected by the engine control when initiating an acceleration operation and, when a predeterminable value for the boost-proportional gradient is surpassed, the blow-off valve is actuated in an opening direction in order to effect a predeterminable controlled increase of pressure.

Description

Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftfahrzeugen, zeigen Kolbenbrennkraftmaschinen mit einem über ein Abblase­ ventil geregelten Turbolader bei bestimmten Lastzuständen ein mehr oder weniger großes "Turboloch", d. h. einen Mangel an Drehmoment. Dieser ist stationär im Bereich niedriger Dreh­ zahlen und instationär nach einem Lastsprung. Um das insta­ tionäre Turboloch gering zu halten, muß die Ladedruckregelung so ausgelegt werden, daß bei Lastanforderung durch den Fahrer ein schnellstmöglicher Aufbau des Ladedrucks erfolgt. Der La­ dedruckanstieg erfolgt aufgrund der Rückkopplung des Systems stark progressiv. Ein Anstieg des Ladedrucks erzeugt auch ei­ nen Anstieg der zum Antrieb der Ladeturbine zur Verfügung stehenden Abgasenergie. Bei Beschleunigungsvorgängen in klei­ nen Gängen aus niedrigen Drehzahlen heraus kann dies zu einem plötzlichen starken Anstieg des Ladedrucks und damit zu einem plötzlichen Anstieg des Drehmomentes kommen trotz momentan konstanter Pedalstellung des Fahrers. Dies wird nicht nur als unkonfortabel empfunden, sondern bei sehr leistungsstarken Fahrzeugen kann dies auch zu einer Gefährdung führen durch plötzlich starkes Beschleunigen oder Durchdrehen der Räder und einem Ausbrechen des Fahrzeugs. Durch die Vorgabe einer Grenze für den Ladedruck im Luftzufuhrtrakt und einer danach geführten Ansteuerung des Abblaseventils sind die Probleme nicht zu beheben, da nicht das hohe Motormoment an sich, son­ dern der für den Fahrer infolge der Verzögerung unerwartete Anstieg desselben für den negativen Komforteindruck bzw. die Gefährdung verantwortlich ist.In the case of motor vehicles, in particular passenger vehicles, show piston internal combustion engines with a blow-off valve-controlled turbocharger under certain load conditions more or less large "turbo lag", i.e. H. a lack of Torque. This is stationary in the area of low rotation pay and transient after a load jump. To insta To keep conventional turbo lag low, the boost pressure control be designed so that when the driver requests a load The boost pressure is built up as quickly as possible. The La The pressure rise occurs due to the feedback of the system very progressive. An increase in boost pressure also creates egg NEN increase available to drive the charging turbine standing exhaust gas energy. When accelerating in small gears from low engine speeds can result in one sudden sharp increase in boost pressure and thus to a sudden increases in torque come despite momentarily constant pedal position of the driver. This is not just considered felt uncomfortable, but with very powerful This can also endanger vehicles suddenly accelerating or spinning the wheels and a breakaway of the vehicle. By specifying a Limit for the boost pressure in the air supply tract and one after Guided control of the relief valve are the problems not to be remedied, since not the high engine torque per se, son the unexpected for the driver due to the delay Rise of the same for the negative comfort impression or the Is responsible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für eine Ladedruckregelung zu schaffen, die den Ladedruckaufbau komfortabler gestaltet, die gleichwohl auf plötzliche Lastan­ forderungen schnell reagiert. The invention has for its object a method for to create a boost pressure control that builds up the boost pressure designed more comfortably, which nevertheless respond to sudden load demands responded quickly.  

Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen ein Verfahren zur Regelung des Ladedrucks bei einer Kolben­ brennkraftmaschine mit Turbolader, bei dem über eine Motor­ steuerung ein der Laderturbine im Abgastrakt vorgeschaltetes Abblaseventil gesteuert wird und bei dem bei Einleitung eines Beschleunigungsvorgangs von der Motorsteuerung die Pedalstel­ lung und ein lastproportionaler Gradient erfaßt wird und bei dem bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes für den lastproportionalen Gradienten das Abblaseventil in Öffnungs­ richtung so angesteuert wird, daß ein vorgebbar geregelter Druckanstieg erfolgt.To solve the problem is proposed according to the invention a method for controlling the boost pressure in a piston Internal combustion engine with turbocharger, which has an engine control one upstream of the turbocharger in the exhaust system Blow-off valve is controlled and when a Acceleration process from the engine control to the pedal tion and a load proportional gradient is recorded and at when a predeterminable value for the load proportional gradients the relief valve in opening direction is controlled so that a predetermined regulated Pressure increases.

Als "lastproportionaler Gradient" im Sinne der Erfindung gilt jeder zeitabhängig zu erfassende Meßwert an der Kolbenbrenn­ kraftmaschine, der eine Aussage über die Änderung des jewei­ ligen Lastzustand des Motors im weitesten Sinne ermöglicht. Zu diesen Meßwerten gehören vornehmlich die zeitliche Verän­ derung des Ladedrucks im Luftzufuhrtrakt, die zeitliche Ände­ rung des Luftmassenstroms oder eines direkt oder indirekt er­ mittelten Motormoments. Auch ein aus Meß- und Steuergrößen in der Motorsteuerung zu bildender Modellwert für eine zeitliche Erfassung der Motorlast kann vorgegeben werden.A "load proportional gradient" in the sense of the invention each time-dependent measurement value to be recorded on the piston burner engine that makes a statement about the change of the jewei load condition of the engine in the broadest sense. These measured values primarily include the temporal changes change in the boost pressure in the air supply tract, the change over time air mass flow or one directly or indirectly mean engine torque. Also one of measured and control variables in the motor control model value to be formed for a temporal The engine load can be specified.

Zusätzlich zur Vorgabe eines durch die vorhandene Regelung anzustrebenden Absolutwertes des Meßwertes besteht die erfin­ dungsgemäße Maßnahme darin, den Gradienten dieses lastpropor­ tionalen Meßwertes, d. h. seine Veränderung pro Zeiteinheit zu erfassen, und für diesen lastproportionalen Gradienten einen Grenzwert vorzugeben. Wird der Grenzwert überschritten, führt die Regelung durch Verstellen des Abblaseventils in Richtung "offen" sowie je nach der Auslegung des Gesamtsystems ergän­ zend durch reduzierenden Eingriff in die Laststeuerung des Motors den erfaßten lastproportionalen Gradienten auf den vorgegebenen Grenzwert zurück. Der Eingriff in die Laststeue­ rung kann beispielsweise durch eine Verstellung der Drossel­ klappe, aber auch durch unkonventionelle Methoden wie varia­ ble Ventilsteuerzeiten oder Gemischsteuerung erfolgen.In addition to the requirement of the existing regulation the absolute value of the measured value to be sought is the invented measure according to the invention, the gradient of this load proportion tional measured value, d. H. its change per unit of time too capture, and one for this load proportional gradient Specify limit. If the limit is exceeded, leads the regulation by adjusting the relief valve in the direction "Open" and add depending on the design of the overall system zend by reducing intervention in the load control of the Motors the detected gradient proportional to the load predetermined limit. The intervention in the load tax tion can, for example, by adjusting the throttle  works, but also through unconventional methods like varia ble valve timing or mixture control.

Hierdurch wird erreicht, daß der Fahrer auf das starke An­ steigen des Ladedrucks, der ein Ansteigen des vom Motor abge­ gebenen Drehmomentes zur Folge hat, angemessen reagieren kann. Es wird vermieden, daß der Fahrer durch ein übermäßig schnelles Ansteigen des Ladedrucks so überrascht wird, daß noch innerhalb seiner Reaktionszeit ein ungewollt hoher Druck im Luftzufuhrtrakt erreicht wird, und damit eine vom Fahrer nicht erwünschte bzw. nicht erwartete Leistungsabgabe, mit in Folge beispielsweise durchdrehenden Antriebsrädern oder vor­ wärtschießendem Fahrzeug erfolgt. Der Fahrer erhält die Mög­ lichkeit, auf das ansteigende Motormoment mit einer Reduzie­ rung seiner Pedalvorgabe oder auch fahrdynamischen Eingriffen (Gegenlenken) zu reagieren.This ensures that the driver on the strong to increase in the boost pressure, which is an increase in the engine given torque, react appropriately can. It prevents the driver from being overly concerned rapid rise in boost pressure is so surprising that an unwanted high pressure even within its response time is reached in the air supply tract, and thus one from the driver unwanted or unexpected performance, with in Follow, for example, spinning drive wheels or ahead shooting vehicle. The driver receives the poss on the increasing engine torque with a reduction his pedal specification or driving dynamics interventions (Counter steering) to react.

Da beispielsweise bei einem Kraftfahrzeugmotor einmal durch den instationären Betrieb und zum anderen durch das Vorhan­ densein des Schaltgetriebes die Betriebsbedingungen der Kol­ benbrennkraftmaschine und des Turboladers sich nach bestimm­ ten Gesetzmäßigkeiten ändern, ist in vorteilhafter Ausgestal­ tung der Erfindung vorgesehen, daß die jeweils vorgebbaren Grenzwerte für den lastproportionalen Gradienten einem Kenn­ feld der Motorsteuerung entnommen werden. Wird beispielsweise für einen Beschleunigungsvorgang das Pedal in einem kleinen Gang bei niedrigen Drehzahlen voll durchgetreten, dann erge­ ben sich für das Verhalten des Turboladers, und damit für die Veränderung des Drehmomentes der Kolbenbrennkraftmaschine, aber auch für den Einfluß dieser Veränderung auf das Komfort­ empfinden des Fahrers andere Werte, als wenn dieser Vorgang bei höherer Drehzahl in einem anderen Gang erfolgt. Diese Un­ terschiede werden durch die Vorgabe von entsprechenden Kenn­ feldern in der Motorsteuerung berücksichtigt.Because once in a motor vehicle engine, for example the unsteady operation and on the other hand by the curtain the operating conditions of the col internal combustion engine and the turbocharger according to certain ten laws are in an advantageous form tion of the invention provided that the respective predetermined Limits for the load proportional gradient of a characteristic field of the motor control. For example for an acceleration process the pedal in a small Full gear at low revs, then win practice for the behavior of the turbocharger, and thus for the Change in the torque of the piston internal combustion engine, but also for the influence of this change on comfort the driver feels different values than if this process at a higher speed in a different gear. This Un Differences are determined by the specification of the corresponding code fields are taken into account in the motor control.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß für die Grenzwertvorgabe des lastproportionalen Gradien­ ten der Pedalgradient berücksichtigt wird. Der Begriff "Pe­ dalgradient" im Sinne der Erfindung bedeutet die Veränderung der Pedalstellung in Abhängigkeit von der Zeit. Wird also vom Fahrer das Pedal zur Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit nur langsam durchgetreten, oder in einer konstanten Stellung ge­ halten, dann erwartet der Fahrer auch nur eine langsame Ver­ änderung des Motormonents, der Grenzwert für den lastpropor­ tionalen Gradienten muß klein gewählt werden. Wird das Pedal schnell durchgetreten, dann erwartet der Fahrer auch eine entsprechend schnelle Veränderung des Motormonents. Ein gro­ ßer lastproportionaler Gradient kann ohne Komfort- oder Si­ cherheitseinbußen zugelassen werden.In one embodiment of the invention, it is further provided that for the limit value specification of the load-proportional gradient  the pedal gradient is taken into account. The term "Pe dalgradient "in the sense of the invention means the change the pedal position depending on the time. So from Driver's pedal to increase vehicle speed only stepped slowly, or in a constant position hold, then the driver expects even a slow ver Change in engine torque, the limit for the load ratio tional gradients must be chosen small. Will the pedal stepped on quickly, then the driver expects one correspondingly rapid change in engine torque. A big one ß load-proportional gradient can be without comfort or Si security losses are allowed.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der jeweilige Grenzwert dem Kennfeld über den in negative Richtung tiefpaßgefilterten Pedalgradient entnom­ men wird. Durch die Verknüpfung werden in vorteilhafter Weise die Erwartungen des Fahrers berücksichtigt. Bei konstantem Pedalwert, d. h. Pedalgradient gleich Null, erwartet der Fah­ rer, auch wenn der Pedalwert selbst groß ist, üblicherweise nur eine mäßige Veränderung des Drehmomentes. Bei schnellem Durchtreten des Pedals dagegen, erwartet der Fahrer einen schnellen Anstieg des Drehmomentes entsprechend der Geschwin­ digkeit der Pedalbewegung jedoch zunehmend weniger, je länger die Pedalbewegung zum Beschleunigen zurückliegt. Durch den Tiefpaßfilter für das Signal "Pedalgradient" wird mit zuneh­ mendem Zeitablauf zwischen Signal und Ansprechen des Turbola­ ders von der Motorsteuerung nur noch ein geringerer Anstieg des Drucks im Luftzufuhrtrakt zugelassen, als an sich möglich wäre. Hierdurch wird vermieden, daß der Fahrer durch einen unerwarteten plötzlichen Anstieg des Drehmomentes überrascht wird. Dieser Wert kann dann noch zusätzlich abhängig von wei­ teren Eingangsgrößen modifiziert werden.In a further advantageous embodiment of the invention provided that the respective limit value of the map over the Remove the low-pass filtered pedal gradient in the negative direction men will. The link is advantageous takes into account the driver's expectations. At constant Pedal value, d. H. Pedal expects zero pedal gradient, the driver expects rer, even if the pedal value itself is large, usually only a moderate change in torque. With fast On the other hand, when the pedal is depressed, the driver expects one rapid increase in torque according to the speed However, pedal movement becomes increasingly less the longer the pedal movement to accelerate. By the Low pass filter for the signal "pedal gradient" is increasing the timing between the signal and the response of the Turbola from the engine control only a small increase of the pressure in the air supply tract permitted as possible in itself would. This avoids that the driver by a unexpected sudden increase in torque surprised becomes. This value can then also depend on white other input variables can be modified.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß als lastproportionaler Gradient der Ladedruckgradient im Luftzufuhrtrakt erfaßt wird. Der Luftmassenstrom im Luftzu­ fuhrtrakt ist proportional zum Druck im Luftzufuhrtrakt und auch proportional zu Last. Damit stellt der Ladedruckgradient einen lastproportionalen Gradienten dar, der in direktem Zu­ sammenhang mit den jeweiligen Regel- und Steuereingriffen steht. Wird über die Pedalstellung vom Fahrer eine starke Be­ schleunigung gefordert, dann reagiert die Kolbenbrennkraftma­ schine infolge der erhöhten Kraftstoffzufuhr mit einer Erhö­ hung der Abgasenergie, die über die Laderturbine und den La­ der zur Erhöhung des Ladedrucks führt. Durch die Erfassung des Ladedruckgradienten kann der zeitliche Verlauf des Lade­ druckanstiegs erfaßt werden und bei einem unerwünscht steilen Anstieg praktisch extrapolierend eine Verstellung des Abbla­ seventils in Öffnungsrichtung vorgenommen werden, so daß der Anstieg weniger steil erfolgt. Aufgrund des Regelverhaltens des gesamten Systems Kolbenbrennkraftmaschine-Turbolader kann dann für den jeweiligen Last- und Betriebszustand in der Mo­ torsteuerung ein entsprechendes Kennfeld vorgesehen werden, so daß bei Erreichen des durch das Kennfeld jeweils vorgege­ benen Grenzwertes für den Ladedruckgradienten das Abblaseven­ til entsprechend geöffnet und die Energiezufuhr zur Ladertur­ bine reduziert werden kann. Damit ist es möglich, den Anstieg des Ladedrucks im Luftzufuhrtrakt feinfühlig zu führen. In Fahrsituationen, in denen anhand der Pedalbewegung davon aus­ zugehen ist, daß der Fahrer dies wünscht und erwartet, kann die physikalisch mögliche instationäre Leistung des Systems abgefordert werden. In Situationen, in denen anzunehmen ist, daß der Fahrer nicht mit erheblichen Drehmomentveränderungen rechnet, kann die Dynamik des Systems auf ein komfortables und sicheres Maß gedämpft werden.In an advantageous embodiment of the invention, that as the load proportional gradient, the boost pressure gradient in Air supply tract is detected. The air mass flow in the air supply  the tract is proportional to the pressure in the air supply tract and also proportional to load. This creates the boost pressure gradient represents a load proportional gradient, which is in direct in connection with the respective regulatory and tax interventions stands. If the driver puts a strong load on the pedal position required acceleration, then the piston internal combustion engine reacts appear with an increase due to the increased fuel supply exhaust gas energy, which is generated via the turbocharger and the La which leads to an increase in boost pressure. By capturing of the boost pressure gradient can change over time pressure rise can be detected and at an undesirably steep Increase practically extrapolating an adjustment of the Abbla be made in the opening direction so that the The rise is less steep. Because of the control behavior of the entire piston internal combustion engine-turbocharger system then for the respective load and operating status in the Mon a corresponding map is provided for the gate control, so that when the is indicated by the map the limit value for the boost pressure gradient, the blow-off til opened accordingly and the energy supply to the loading door bine can be reduced. This makes it possible to climb of the boost pressure in the air supply tract. In Driving situations in which based on the pedal movement is that the driver wishes and can expect this the physically possible transient performance of the system be requested. In situations where it can be assumed that the driver is not having significant torque changes calculates, the dynamics of the system can be comfortable and safe measure be dampened.

Während das erfindungsgemäße Verfahren und die vorstehend er­ örterten Ausgestaltungen grundsätzlich sowohl für Kolben­ brennkraftmaschinen mit drosselfreier Laststeuerung, als auch mit einer über eine Drosselklappe im Luftzufuhrtrakt bewirk­ ten Laststeuerung anwendbar ist, ist in weiterer Ausgestal­ tung der Anwendung des Verfahrens bei einer über eine Dros­ selklappe wirkenden Steuerung vorgesehen, daß die jeweilige Drosselklappenstellung erfaßt und bei Überschreiten des vor­ gegebenen Wertes für den Ladedruckgradienten die Drosselklap­ pe zumindest zeitweise in Schließrichtung verstellt wird. Durch diesen Regeleingriff ist es möglich, einen Ladedruckan­ stieg, der aufgrund der langen Totzeiten des Systems "Abbla­ seventil-Turbolader" mit einer Verstellung des Abblaseventils nicht verhindert werden kann, im Ansaugtrakt abzufangen, und damit einen unerwünscht steilen Anstieg der Motorlast dennoch zu vermeiden und so die Ansprechzeit des Systems deutlich zu verkürzen. Ein unerwünscht schneller Anstieg des Ladedrucks wird schon im Luftzufuhrtrakt "abgefangen", und so auch bei einer gewünschten starken Beschleunigung ein plötzlicher starken Anstieg des Ladedrucks vermieden. Entsprechend wird bei einer Kolbenbrennkraftmaschine mit drosselfreier Last­ steuerung, beispielsweise über variabel ansteuerbare Gaswech­ selventile, der unerwünschte Ladedruckanstieg durch Verände­ rung der Ventilsteuerzeiten über die Motorsteuerung "abgefan­ gen".While the inventive method and the above he discussed configurations basically for both pistons internal combustion engines with throttle-free load control, as well with a throttle valve in the air supply tract ten load control is applicable, is in another embodiment application of the method to a Dros Selklappe acting control provided that the respective  Throttle valve position detected and when the before given value for the boost pressure gradient, the throttle valve pe is at least temporarily adjusted in the closing direction. This control intervention makes it possible to apply a boost pressure which, due to the long dead times of the "Abbla seventil turbocharger "with an adjustment of the relief valve cannot be prevented from catching in the intake tract, and therefore an undesirably steep increase in engine load to avoid and so the response time of the system significantly shorten. An undesirably rapid increase in boost pressure is already "intercepted" in the air supply tract, and so also in a desired strong acceleration a sudden one avoided a sharp rise in boost pressure. Accordingly in a piston internal combustion engine with a throttle-free load control, for example via variably controllable gas exchange valves, the undesirable increase in boost pressure due to changes valve timing via the engine control " gene".

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated by schematic drawings explained. Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Kolbenbrennkraft­ maschine mit Turboladerregelung, Fig. 1 is a block diagram of a piston internal combustion engine with a turbocharger control,

Fig. 2 die verfahrensmäßige Verknüpfung eines paßtief­ gefilterten Pedalgradienten mit Ladedruckgra­ dienten. Fig. 2 served the procedural linkage of a passively filtered pedal gradient with Ladedruckgra.

Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine Kolben­ brennkraftmaschine 1 mit zugeordnetem Turbolader 2 zur Erhö­ hung des Ladedrucks der Verbrennungsluft steht über ihren Ab­ gastrakt 3 mit der Laderturbine 4 des Turboladers 2 in Ver­ bindung. Im Abgastrakt 3 ist vor der Laderturbine 4 ein steu­ erbares Abblaseventil 5 angeordnet. Fig. 1 shows in the form of a block diagram a piston internal combustion engine 1 with an associated turbocharger 2 for increasing the boost pressure of the combustion air is via its gas tract 3 with the turbocharger 4 of the turbocharger 2 in connection. In the exhaust tract 3 , a controllable relief valve 5 is arranged in front of the supercharger turbine 4 .

Die Kolbenbrennkraftmaschine 1 steht ferner mit ihrem Luftzu­ fuhrtrakt 6 mit dem Verdichter 7 des Turboladers 2 in Verbin­ dung. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine drosselgesteuerte Kolbenbrennkraftmaschine, bei der im Luftzufuhrtrakt 6 auf der Druckseite des Laders 7 eine steuerbare Drosselklappe 8 angeordnet ist. Die Kraft­ stoffzufuhr erfolgt, wie hier schematisch angedeutet, bei­ spielsweise über steuerbare Einspritzdüsen 9, über die Kraft­ stoff in die einzelnen zu den Zylindern führenden Lufteinlaß­ kanäle eingespritzt wird. Das nachstehend näher beschriebene Verfahren ist für alle Formen der Kraftstoffzufuhr anwendbar, so auch für die Kraftstoffdirekteinspritzung.The piston internal combustion engine 1 is also with its Luftzu tract 6 with the compressor 7 of the turbocharger 2 in connec tion. The exemplary embodiment shown here is a throttle-controlled piston internal combustion engine, in which a controllable throttle valve 8 is arranged in the air supply tract 6 on the pressure side of the charger 7 . The fuel supply is carried out, as indicated schematically here, for example via controllable injection nozzles 9 , via which fuel is injected into the individual air inlet channels leading to the cylinders. The method described in more detail below can be used for all forms of fuel supply, including direct fuel injection.

Der Kolbenbrennkraftmaschine 1 ist eine Motorsteuerung 10 zu­ geordnet, der alle für den Motorbetrieb relevanten Meßwerte­ zugeführt werden und von der alle für den Motorbetrieb erfor­ derlichen Signale nach entsprechender Verarbeitung abgegeben werden. Bei der nachfolgenden Darstellung der Funktionsweise der Kolbenbrennkraftmaschine mit ihrer Steuerung sind jedoch diejenigen Steuer- und Regeleingriffe als bekannt vorausge­ setzt und daher nicht beschrieben, die für den Normalbetrieb der Kolbenbrennkraftmaschine notwendig sind. Nachstehend sind lediglich die Steuer- und Regelzusammenhänge beschrieben, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lade­ druckregelung erforderlich sind.The piston internal combustion engine 1 is assigned an engine control 10, to which all measured values relevant to engine operation are supplied and from which all the signals required for engine operation are emitted after appropriate processing. In the following illustration of the operation of the piston internal combustion engine with its control, however, those control interventions are known as presupposed and therefore not described, which are necessary for the normal operation of the piston internal combustion engine. Only the control and regulation relationships that are required to carry out the method for boost pressure control are described below.

Im Blockschaltbild sind alle die an sich der Motorsteuerung 10 zuzuordnenden Elemente zur Erfassung und Umsetzung der zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Meßwerte gesondert dargestellt.In the block diagram, all the elements to be assigned to the motor control 10 for the detection and implementation of the measurement values necessary for carrying out the method are shown separately.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird als lastproportionaler Gradient der Ladedruckgradient erfaßt. Hierzu ist im Luftzufuhrtrakt 6 ein Druckgeber 11 angeordnet, dessen Meßwert in einer Recheneinheit 12 sowohl als Absolut­ wert als auch nach Differentiation als Ladedruckgradient dp/dt erfaßt wird, wobei beide Werte gesondert der Motor­ steuerung 10 zur Verfügung stehen.In the embodiment shown here, the boost pressure gradient is recorded as a load proportional gradient. For this purpose, a pressure sensor 11 is arranged in the air supply tract 6 , the measured value of which is detected in a computing unit 12 both as an absolute value and after differentiation as a boost pressure gradient dp / dt, both values being separately available to the engine control 10 .

Die Drosselklappe 8 mit ihrem zugehörigen Stellantrieb weist ferner einen Geber 8.1 auf, über den die jeweilige Drossel­ klappenstellung α erfaßt werden kann. In gleicher Weise wie bei der Ladedruckerfassung wird über eine entsprechende Re­ cheneinheit 13 zum einen der Absolutwert der jeweiligen Dros­ selklappenstellung ermittele und durch Differentation auch der Drosselklappengradient dα/dt ermittelt. Auch diese bei­ den Werte stehen der Motorsteuerung als gesonderte Werte zur Verfügung.The throttle valve 8 with its associated actuator also has a transmitter 8.1 , via which the respective throttle valve position α can be detected. In the same way as in the boost pressure detection, a corresponding computing unit 13 is used to determine the absolute value of the respective throttle valve position and, by differentiation, also to determine the throttle valve gradient dα / dt. These values are also available to the motor control as separate values.

Der Lastwunsch wird der Motorsteuerung über ein Pedal 14 zu­ geführt, das über eine entsprechende Einheit 15 zum einen die tatsächliche Pedalstellung 9 und zum anderen auch die zeitli­ che Veränderung der Pedalstellung, d. h. den Pedalgradienten dϕ/dt als Eingangsgröße zur Motorsteuerung abgibt. Der Wert des Pedalgradienten wird noch über einen der Motorsteuerung 10 zugeordneten Tiefpaß 16 berücksichtigt.The load request is made to the engine control system via a pedal 14 , which outputs the actual pedal position 9 and, on the other hand, the temporal surface change of the pedal position, ie the pedal gradient dϕ / dt, as an input variable to the engine control system via a corresponding unit 15 . The value of the pedal gradient is also taken into account via a low-pass filter 16 assigned to the motor controller 10 .

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Kur­ belwellendrehzahl der Kolbenbrennkraftmaschine 1 in üblicher­ weise über einen Geber 17 erfaßt und der Motorsteuerung 10 zur Verfügung gestellt.In the exemplary embodiment shown here, the cure belwell speed of the piston internal combustion engine 1 is detected in a conventional manner via a transmitter 17 and made available to the engine control 10 .

Wird nun, wie anhand von Fig. 1 erläutert, beispielsweise in einem niedrigen Gang das Pedal 14 stark durchgedrückt, so werden über die Motorsteuerung 10 die Sollwerte für Ladedruck und Kraftstoffeinspritzung auf "Volllast" verstellt und so zum einen die Drosselklappe 8 entsprechend voll geöffnet und die Kraftstoffeinspritzmenge erhöht. Damit steht mit der ein­ gangs erläuterten Verzögerung an der Laderturbine 4 aus dem Abgastrakt 3 eine erhöhte Energiemenge zur Verfügung, die, wie an sich gewünscht, zu einer Erhöhung des Ladedrucks im Zufuhrtrakt führt. Da jedoch bei entsprechendem Lastbefehl durch das Pedal 14, beispielsweise mit schneller Pedalbewe­ gung, die Abgasenergie und damit auch der Ladedruck im Luft­ zufuhrtrakt 6 schneller ansteigt als dies für den Betrieb der Kolbenbrennkraftmaschine und des damit verbundenen Fahrzeugs zuträglich ist, wird über den Druckgeber 11 der Druck, insbe­ sondere aber der Ladedruckgradient dp/dt erfaßt. Dieser Wert wird in der Motorsteuerung 10 nach Abgleich mit in einem Kennfeld 18 für den Grenzwert des Ladedruckgradienten abge­ legten Wert als Stellsignal umgesetzt. Ergibt sich hierbei, daß der aktuelle Ladedruckgradient einen für den betreffenden Betriebszustand aus dem Kennfeld entnommenen Grenzwert er­ reicht hat, wird über die Motorsteuerung das Abblaseventil 5 geöffnet und ggf. die Drosselklappe 8 zumindest kurzzeitig und um ein geringes Maß in Schließrichtung zurückgestellt und so ein übermäßiger Ladedruckanstieg "abgefangen". Somit wird einerseits das "Abgasenergieangebot" für die Laderturbine zu­ rückgenommen und, sofern notwendig, darüber hinaus das "Luft­ angebot" für die Kolbenbrennkraftmaschine über die Drosselung des Luftstroms weiter reduziert, so daß sich ein geführter Anstieg des Ladedrucks ergibt, wie anhand von Fig. 2, Dia­ gramm II, Kurven e1 und f1 noch näher erläutert wird.If, as explained with reference to FIG. 1, the pedal 14 is pressed hard, for example in a low gear, then the setpoints for boost pressure and fuel injection are adjusted to "full load" via the engine control 10 and, on the one hand, the throttle valve 8 is correspondingly fully opened and the fuel injection amount increases. Thus, with the deceleration explained at the outset on the charger turbine 4 from the exhaust tract 3, an increased amount of energy is available, which, as desired, leads to an increase in the boost pressure in the supply tract. However, since with a corresponding load command by the pedal 14 , for example with fast pedal movement, the exhaust gas energy and thus also the boost pressure in the air supply tract 6 increases faster than is beneficial for the operation of the piston internal combustion engine and the associated vehicle, the pressure transmitter 11 will Pressure, but in particular the boost pressure gradient dp / dt. This value is converted as an actuating signal in the engine control 10 after comparison with the value stored in a characteristic diagram 18 for the limit value of the boost pressure gradient. If this results in the fact that the current boost pressure gradient has reached a limit value for the operating state in question from the map, the blow-off valve 5 is opened via the engine control and, if necessary, the throttle valve 8 is reset at least briefly and by a small amount in the closing direction and thus is excessive Boost pressure rise "intercepted". Thus, on the one hand, the "exhaust gas supply" for the turbocharger is reduced and, if necessary, the "air supply" for the piston internal combustion engine is further reduced by throttling the air flow, so that there is a controlled increase in the boost pressure, as shown in FIG. 2, Dia gramm II, curves e 1 and f 1 is explained in more detail.

Hierbei wird dann entsprechend den Vorgaben des Kennfeldes 18 das Abblaseventil 5 wieder in seine von der Motorsteuerung vorgegebene, dem Pedalwert zugeordnete Stellung zurückgeführt um den gewollten stationären Enddruck zu bewirken.In this case, the blow-off valve 5 is then returned to its position specified by the engine control and assigned to the pedal value in accordance with the specifications of the characteristic diagram 18 in order to bring about the desired stationary final pressure.

Bei einer drosselfrei gesteuerten Kolbenbrennkraftmaschine entfällt die im Blockschaltbild dargestellte Drosselklappe 8 mit ihrer Ansteuerung, da die Gaswechselventile über voll va­ riabel steuerbare Ventiltriebe, beispielsweise elektromagne­ tische Aktuatoren betätigt werden, die über die Motorsteue­ rung 10 direkt angesteuert werden. Durch Beeinflussung der Öffnungszeitpunkte, aber auch der Öffnungsdauer der Gaswech­ selventile kann in gleicher Weise wie über eine Drosselklappe die Last der Kolbenbrennkraftmaschine gesteuert werden. In a throttle-free controlled piston internal combustion engine, the throttle valve 8 shown in the block diagram with its control is omitted, since the gas exchange valves are actuated via fully variable valve drives, for example electromagnetic actuators, which are controlled directly via the engine control 10 . By influencing the opening times, but also the opening time of the gas exchange valves, the load of the piston internal combustion engine can be controlled in the same way as via a throttle valve.

Auch hierbei ergibt sich beispielsweise bei einer schnellen Betätigung des Pedals 14 im niedrigen Gang bei geringer Ge­ schwindigkeit der vorbeschriebene Effekt, daß der Turbolader verzögert "anspringt" und dann den Ladedruck im Luftzufuhr­ trakt 2 progressiv ansteigend erhöht. Durch diesen Druckan­ stieg im Luftzufuhrtrakt ergibt sich eine entsprechend höhere Zylinderfüllung bei sonst gleichbleibender Ansteuerung des Ventilspiels der Gaswechselventile, so daß auch bei einer drosselfrei gesteuerten Kolbenbrennkraftmaschine die eingangs beschriebene Gefährdung durch ein plötzliches Ansteigen des Drehmomentes auftreten kann.Here, too, there is, for example, a rapid actuation of the pedal 14 in low gear at low speed, the above-described effect that the turbocharger "starts up" with a delay and then the boost pressure in the air supply tract 2 increases progressively increasing. This Druckan increased in the air supply tract results in a correspondingly higher cylinder filling with otherwise constant control of the valve clearance of the gas exchange valves, so that the risk described above can also occur with a throttle-free controlled piston internal combustion engine due to a sudden increase in torque.

Durch die Erfassung des Ladedruckgradienten über den Druckge­ ber 11 in dem Luftzufuhrtrakt 6, kann auch bei einer drossel­ frei gesteuerten Kolbenbrennkraftmaschine neben der Ansteue­ rung des Abblaseventils 5 durch Veränderung der Ventilsteuer­ zeiten der Gaseinlaßventile auf den starken Anstieg des Lade­ drucks im Luftzufuhrtrakt zusätzlich reagiert werden, so daß auch hier der Ladedruck nur nach den Vorgaben des Kennfeldes ohne Grenzwertüberschreitung erhöht wird.By detecting the boost pressure gradient via the Druckge via 11 in the air supply tract 6 , in addition to the activation of the relief valve 5 by changing the valve control times of the gas inlet valves, the strong increase in the charge pressure in the air supply tract can also be reacted to in a throttle freely controlled piston internal combustion engine, so that the boost pressure is only increased according to the specifications of the map without exceeding the limit value.

In Fig. 2 ist die bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens für zwei unterschiedliche Lastzustände in ihrer verfahrensmäßigen Verknüpfung der Erfassung eines tiefpaßgefilterten Pedalgra­ dienten mit der Erfassung des jeweils zugehörigen Ladedruck­ gradienten dargestellt. In Fig. 2 zeigt das Diagramm I in der Kurve a in Prozent den Verlauf des Pedalwertes und identisch den Wert der damit verbundenen Drosselklappenstellung. Vom Fahrer wird für einen Beschleunigungsvorgang zum Zeitpunkt t0 innerhalb kurzer Zeit das Pedal 14 voll durchgedrückt, so daß das Pedal 14 auf Vollgasstellung gehalten ist.In Fig. 2, the preferred embodiment of the method for two different load states in their procedural link of the detection of a low-pass filtered pedal graph is shown with the detection of the associated boost pressure gradient. In Fig. 2, the graph I in curve a shows in percent the course of the pedal value and identically the value of the throttle valve position associated therewith. For an acceleration process at time t 0, the driver depresses the pedal 14 fully within a short time, so that the pedal 14 is held at full throttle.

Die Kurve b zeigt den zugehörigen Pedalgradienten. Da der Pe­ dalwinkel von der Pedalausgangsstellung bei t0 bis zur End­ stellung zur Zeit t1 in sehr kurzer Zeit durchlaufen wird, ergibt sich für den Pedalgradienten, wie in der Kurve b dar­ gestellt, ein steiler Anstieg, der mit Erreichen der Pedal­ endstellung und damit dem Ende der Pedalbewegung sofort auf "Null" wieder abfällt. Über die Motorsteuerung 10 wird dieser Pedalgradient erfaßt, wie nachstehend noch näher beschrieben werden wird, als Meßwert festgehalten. Dieser Meßwert steht an der Motorsteuerung als tiefpaßgefiltertes Signal an, wie in der Kurve c dargestellt, so daß, ausgehend vom ursprüng­ lich großen Pedalgradienten der Wert mit zunehmender Zeit ab­ nimmt und damit eine Veränderung des vorgegebenen Grenzwerts für den lastproportionalen Gradienten möglich ist.Curve b shows the associated pedal gradient. Since the pedal angle from the pedal starting position at t 0 to the end position at time t 1 is passed through in a very short time, the pedal gradient, as shown in curve b, results in a steep rise which, when the pedal end position and is reached so that the end of the pedal movement immediately drops to "zero" again. This pedal gradient is recorded via the motor controller 10 , as will be described in more detail below, recorded as a measured value. This measured value is available to the engine control as a low-pass filtered signal, as shown in curve c, so that, starting from the originally large pedal gradient, the value decreases with increasing time and a change in the predetermined limit value for the load-proportional gradient is possible.

In dem zugeordneten Diagramm II ist der Verlauf des Drucks im Luftzufuhrtrakt 6 über der Zeit dargestellt. Wird zum Zeit­ punkt t0 das Pedal entsprechend der Kurve a im Diagramm I schnell in Volllaststellung bewegt, wird der Motorsteuerung für den Ladedruck im Luftzufuhrtrakt entsprechend der Kurve d der Sollwert für den Volllastbetrieb vorgegeben. Da bei einem Turbolader mit Erhöhung der Drehzahl für den Lader, anders als bei einem mechanischen Lader, der Druckanstieg zunächst gering, dann aber stark progressiv verläuft, ergeben sich je nach dem Lastfall entsprechende Druckanstiege.In the assigned diagram II, the course of the pressure in the air supply tract 6 is shown over time. If at time t 0 the pedal is moved quickly according to curve a in diagram I in full load position, the engine control for the boost pressure in the air supply tract is specified according to curve d the setpoint for full load operation. Since, in contrast to a mechanical supercharger, the pressure increase in a turbocharger with an increase in speed for the supercharger is initially slight, but then progresses strongly, corresponding pressure increases result depending on the load case.

Bis zum Erreichen des Umgebungsdrucks pu steigt der Druck zu­ nächst linear an. Danach ergibt sich ein weiterer Anstieg des Drucks im Ansaugtrakt durch den Hochlauf des Turboladers. In einen ersten Lastfall erfolgt dieser zügig, so daß der Lade­ druck schnell weiter ansteigt, bei konventioneller Regelung gemäß dem Kurvenast e2 mit sehr steilem Verlauf im letzten Teil vor Erreichen des Solldrucks. In einem zweiten Lastfall ist ein stark verzögertes Ansprechen des Turboladers darge­ stellt. Hierbei erfolgt der weitere Druckanstieg verzögert, ohne Eingriff gemäß dem ge­ schilderten Verfahren jedoch dann aufgrund der Rückkoppelung des Systems ebenfalls sehr steil entsprechend Kurve f2.The pressure initially increases linearly until the ambient pressure p u is reached. Then there is a further increase in pressure in the intake tract due to the turbocharger ramping up. In a first load case, this is done quickly, so that the charge pressure rises quickly, with conventional control according to the curve branch e 2 with a very steep course in the last part before reaching the target pressure. In a second load case, a strongly delayed response of the turbocharger is shown. Here, the further pressure rise is delayed, but without intervention according to the described method, but then also very steep due to the feedback of the system according to curve f 2 .

Dieser Anstieg in Abhängigkeit von der Zeit kann als Gradient erfaßt werden. This increase over time can be used as a gradient be recorded.  

Über ein in der Motorsteuerung abgelegtes Kennfeld wird, wie verstehend beschrieben, ein maximal zulässiger Ladedruckgra­ dient vorgegeben, der durch die Steigung der gestrichelten Kurvenäste e1 und f1 wiedergegeben ist. Erreicht die Steigung der Kurve e bzw. f den Grenzwert, dargestellt zum Zeitpunkt t1 bzw. t3, dann wird gemäß dem geschilderten Verfahren durch entsprechende Ansteuerung des Abblaseventils und/oder der Drosselklappe dem Ladedruckaufbau genau soweit entgegenge­ wirkt, daß sich ein geführter Ladedruckverlauf entsprechend dem Kurvenast e1 bzw. f1 ergibt.Via a map stored in the engine control system, as described in the following, a maximum permissible boost pressure level is used, which is represented by the gradient of the dashed curve branches e 1 and f 1 . If the slope of the curve e or f reaches the limit value, represented at the time t 1 or t 3 , then the boost pressure build-up counteracts the boost pressure build-up to the extent that a guided boost pressure curve occurs by correspondingly controlling the relief valve and / or the throttle valve corresponding to the curve branch e 1 or f 1 .

Durch die Veränderung des vorgegebenen Grenzwerts für den La­ dedruckgradienten. bzw. allgemein den lastproportionalen Gra­ dienten, mit dem abnehmbaren Wert des gefilterten Pedalgra­ dienten ist es möglich, für den Lastfall "e" einen anderen Grenzwert, als für den Lastfall "f" zu wählen. Im Fall "e" ist nur eine geringe Dämpfung der Dynamik erforderlich, da der Fahrer aufgrund des nur kurz zurückliegenden Durchtretens des Pedals zum Zeitpunkt t1 noch mit einem Ansteigen des Drehmoments rechnet, dieses ja gerade über das Pedal vom Mo­ tor fordert. Im Fall "f" fordert der Fahrer ebenfalls das Volllast-Drehmoment, der Motor ist aber aufgrund der Trägheit des physikalischen Systems bis zum Zeitpunkt t3 nicht in der Lage, diese Forderung zu erfüllen. Durch die Beeinflussung den Abblaseventils und/oder der Drosselklappe wird verhin­ dert, daß der Fahrer zum Zeitpunkt t3 mit einen dann schon nicht mehr in dieser Höhe erwarteten Drehmomentanstieg über­ rascht wird.By changing the specified limit value for the charge pressure gradient. or generally the load proportional Gra served with the removable value of the filtered pedal Grara it is possible to choose a different limit value for the load case "e" than for the load case "f". In the case "e", only a slight damping of the dynamics is required, since the driver expects an increase in the torque at the time t 1 due to the pedal being depressed only a short time ago; In case "f", the driver also requests the full-load torque, but the engine is not able to meet this requirement until time t 3 due to the inertia of the physical system. By influencing the relief valve and / or the throttle valve is prevented that the driver at the time t 3 with a then no longer expected at this level torque increase is surprised.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung des Ladedrucks an einer instationär betriebenen Kolbenbrennkraftmaschine mit Turbolader, bei dem der Ladedruck über eine Motorsteuerung ein der Laderturbine im Abgastrakt vorgeschaltetes Abblaseventil gesteuert wird und bei dem bei Einleitung eines Beschleunigungsvorganges von der Motorsteuerung die Pedalstellung und ein lastproportiona­ ler Gradient erfaßt wird, sowie beim Überschreiten eines vor­ gebbaren Wertes für den lastproportionalen Gradienten das Ab­ blaseventil in Öffnungsrichtung so angesteuert wird, daß ein vorgebbar, geregelter Druckanstieg erfolgt.1. Procedure for regulating the boost pressure on a transient operated piston internal combustion engine with turbocharger, in which the boost pressure via an engine control on the turbocharger Blow-off valve upstream in the exhaust tract is controlled and with the initiation of an acceleration process of the motor control the pedal position and a load proportiona ler gradient is detected, as well as when exceeding one before value for the gradient proportional to the load, the Ab Blow valve is controlled in the opening direction so that a definable, regulated pressure increase takes place. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweils vorgebbare Grenzwert für den lastproportionalen Gra­ dienten einem Kennfeld der Motorsteuerung entnommen wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the predefinable limit for the load-proportional Gra served from a map of the engine control. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grenzwertvorgabe des lastproportionalen Gradien­ ten der Pedalgradient berücksichtigt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for the limit value specification of the load-proportional gradient the pedal gradient is taken into account. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der jeweilige Grenzwert des lastproportio­ nalen Gradienten dem Kennfeld über den in negativer Richtung tiefpaßgefilterten Pedalgradienten entnommen wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized ge indicates that the respective limit of the load proportion nal gradient the map over the in the negative direction low-pass filtered pedal gradient is taken. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als lastproportionaler Gradient der Lade­ druckgradient im Luftzufuhrtrakt erfaßt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized ge indicates that the load is a gradient proportional to the load pressure gradient is detected in the air supply tract. 6. Verfahren an einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einer über eine Drosselklappe im Luftzufuhrtrakt bewirkten Laststeue­ rung, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die jeweilige Drosselklappenstellung erfaßt und bei Überschreiten des vorgegebenen Wertes für den Ladedruckgra­ dienten die Drosselklappe zumindest zeitweise in Schließrich­ tung verstellt wird. 6. Procedure on a piston internal combustion engine with an over a throttle valve in the air supply tract caused load control tion, according to one of claims 1 to 5, characterized net that the respective throttle valve position detected and at Exceeding the specified value for the boost pressure served the throttle valve at least temporarily in the closing direction tion is adjusted.   7. Verfahren an einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einer über variabel ansteuerbare Gaswechselventile bewirkten Laststeue­ rung, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß bei Überschreiten des vorgegebenen Wertes für den lastproportionalen Gradienten die Ventilsteuerzeiten zumin­ dest zeitweise auf verminderte Last zurückgestellt werden.7. Procedure on a piston internal combustion engine with an over variably controllable gas exchange valves caused load control tion, according to one of claims 1 to 5, characterized net that when the specified value for the load proportional gradients at least the valve timing at least temporarily be reset to a reduced load.
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